автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Вихретоковые методы измерения толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях

На правах рукописи

ИВКИН Антон Евгеньевич

ВИХРЕТОКОВЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ

ТОЛЩИНЫ НЕФЕРРОМАГНИТНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ПОКРЫТИЙ НА

НЕФЕРРОМАГНИТНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ОСНОВАНИЯХ

Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля

природной среды, веществ, материалов и изделии

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 4 МАР 2013

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2013

005050523

005050523

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальном минерально-сырьевом университете «Горный».

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет», кафедра технологии конструкционных материалов и метрологии, заведующий кафедрой

кандидат технических наук, ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный технологический институт», кафедра электротехники и электроники, доцент

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики».

Защита состоится 28 марта 2013 г. в 14 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.07 при Национальном минерально-сырьевом университете «Горный» по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд.1166.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального минерально-сырьевого университета «Горный».

Автореферат разослан 27 февраля 2013 г.

Потапов Анатолий Иванович

Официальные оппоненты:

Гордиенко Валерий Евгеньевич

Герасимов Виктор Иванович

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета д-р техн. наук, профессор

ГАБОВ В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современное промышленное производство характеризуется постоянным повышением требований к качеству выпускаемой продукции. Металлические покрытия изделий из цветных металлов широко распространены во всех отраслях промышленности, Покрытия наносят с целью защиты изделий от коррозии и от воздействия окружающей среды, для придания их поверхностям специальных свойств, улучшения внешнего вида и повышения декоративных свойств. Контроль толщины покрытия является весьма важной операцией в технологическом цикле изготовления изделия, поскольку соответствие реальной толщины покрытия требованиям конструкторской и нормативно-технической документации на изделие является наиболее важным с точки зрения обеспечения функционального назначения покрытия и изделия в целом.

Для неразрушающего контроля толщины электропроводящих неферромагнитных покрытий на электропроводящих неферромагнитных основаниях в настоящее время применяются методы радиационного вида неразрушающего контроля. Сложная методика калибровки, необходимость анализа картины спектров элементов, содержащихся в покрытии и основании, высокая стоимость рентге-но-флуоресцентных анализаторов затрудняет их использование в качестве толщиномеров широкой номенклатуры покрытий в цеховых условиях гальванических производств. Повышенные требования безопасности, связанные с работой с источниками радиоактивного излучения и их хранением, а также необходимость использования упорного апертурного кольца преобразователя только под определенный радиус кривизны поверхности объекта измерения снижает эффективность использования толщиномеров, основанных на методе Р-отражения радиационного вида неразрушающего контроля.

Наиболее универсальными методами неразрушающего контроля толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на изделиях из неферромагнитных материалов являются методы вихре-токового вида неразрушающего контроля. Вихретоковые первичные и вторичные преобразователи могут выполняться в малогабаритных, надежных конструктивных исполнениях. В отличие от методов ра-

диационного вида неразрушающего контроля, применение методов вихретокового вида экологически безопасно. Процедура калибровки вихретоковых преобразователей достаточно проста, при их эксплуатации не требуются повышенные меры техники безопасности. Перечисленные обстоятельства позволяют эффективно использовать вихретоковые толщиномеры для оперативного контроля толщины широкой номенклатуры покрытий на изделиях сложного криволинейного профиля, в цеховых условиях, в том числе непосредственно в технологическом процессе нанесения покрытия.

В настоящее время рядом ведущих производителей решены задачи контроля толщины небольшого количества типов покрытий на изделиях из цветных металлов, с заявляемой погрешностью измерения ±(0,01...0,03Т+2...3) мкм. Однако, в области малых толщин покрытий, при проведении измерений в цеховых условиях при реальных технологических разбросах физических и геометрических параметров изделий, заявляемые значения погрешности не обеспечиваются.

Уменьшение погрешности измерения возможно за счет оптимизации параметров первичных измерительных вихретоковых преобразователей (ВТП), усовершенствования методик и средств измерения и обработки получаемой с ВТП первичной информации.

Цель работы: Уменьшение погрешности вихретоковых не-разрушающих средств измерения толщины электропроводящих неферромагнитных покрытий на электропроводящих неферромагнитных основаниях в области толщин от 0 до 50 мкм.

Идея работы: Использование сбалансированного трехобмо-точного накладного вихретокового преобразователя с ферритовым сердечником и заданной частотой тока возбуждения совместно со схемой, обеспечивающей измерение амплитуды и фазы вносимого напряжения, позволяет повысить чувствительность ВТП к толщине покрытия и уменьшить влияние характерных для промышленных производств мешающих параметров на результаты контроля, что обеспечивает уменьшение погрешности измерений.

Задачи исследования:

• провести анализ методов повышения чувствительности вихретоковых средств неразрушающего контроля;

• провести анализ методов уменьшения влияния мешающих параметров вихретокового контроля на результаты измерений;

• разработать модель взаимодействия первичного измерительного ВТП с ферритовым сердечником и заданной частотой тока возбуждения с объектом контроля (ОК);

• разработать способ выделения информативного параметра сигнала ВТП на фоне влияния мешающих параметров, позволяющий проводить измерения с погрешностью, не превышающей заданную;

• разработать методику оптимизации параметров первичного измерительного ВТП;

• разработать средства метрологического обеспечения вих-ретоковых толщиномеров неферромагнитных электропроводящих покрытий па неферромагнитных электропроводящих основаниях и методику их аттестации;

• изготовить и провести испытания разработанных средств вихретоковой толщинометрии;

• провести внедрение результатов работы на промышленных предприятиях.

Методы исследований.

Для исследования взаимодействия ВТП с ОК использовались методы численного моделирования, основанные на методе конечных элементов, и экспериментальные исследования сигналов макетов ВТП при проведении измерений на натурных мерах толщины покрытий и контрольных образцах покрытий. Экспериментальные данные обрабатывались с использованием методов математической статистики. Исследования алгоритмов выделения информативного параметра сигнала ВТП проводились с применением методов математического моделирования.

Научная новизна работы:

1. Установлены зависимости изменения плотности вихревых токов, наведенных в ОК круговым витком с током заданной частоты, от толщины покрытия, электропроводности покрытия и основания, а также от геометрических размеров ОК.

2. Разработана модель взаимодействия первичного трехобмо-точного накладного измерительного ВТП с ферритовым сердечником и заданной частотой тока возбуждения с ОК, представляющим

собой неферромагнитное электропроводящее полупространство с неферромагнитным электропроводящим покрытием с заданным значением толщины и относительной электропроводностью.

3. Установлено, что отклонение от плоскостности рабочей поверхности основания меры и неравномерность нанесения покрытия являются основными источниками погрешности мер толщины покрытий.

Положения, выносимые на защиту:

1. Разбалансировка обмоток чувствительного элемента первичного измерительного ВТП, обеспечивающая смещение точки наблюдения по мнимой оси комплексной плоскости годографа вектора вносимого напряжения на заданную величину, при оптимальной частоте тока возбуждения и значении обобщенного параметра вихретокового контроля |3 не более 30 при Гп=0, уменьшает дополнительную абсолютную погрешность измерения толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях с относительной электропроводностью ап/ст0>2 до ±0,5... 1 мкм в диапазоне толщин от 0 до 50 мкм при девиации относительного зазора ЫЯЪ от 0 до 0,3.

2. Смещение точки, соответствующей Т„=0 и й*=0, вверх по годографу вектора £>В„(ГП), обеспечиваемое установкой дистанционной прокладки необходимой толщины из материала с заданной электропроводностью между контактной поверхностью измерительного амплитудно-фазового ВТП и ОК, уменьшает дополнительную абсолютную погрешность измерения толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях с относительной электропроводностью ап/сто<0,4 до ±1... 1,5 мкм в диапазоне толщин от 0 до 50 мкм при девиации относительного зазора М?в от 0 до 0,1.

3. Предлагаемая конструкция и технология изготовления оснований, приемы их отбора и подготовки совместно с технологиями получения покрытий и методикой аттестации их толщины обеспечивают возможность изготовления комплектов мер толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях с абсолютной погрешностью не превышающей ±0,3 мкм, что удовлетворяет условиям градуировки и

поверки вихретоковых толщиномеров неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях с абсолютной погрешностью измерения не более ±1 мкм в диапазоне толщин покрытий от 0 до 50 мкм.

Обоснованность и достоверность научных положений подтверждается сходимостью результатов математического моделирования и аналитических расчетов с результатами экспериментальных исследований в лабораторных условиях на комплектах натурных мер и контрольных образцах покрытий.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

• разработана, изготовлена и сертифицирована совокупность средств неразрушающего контроля толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий изделий из неферромагнитных электропроводящих материалов.

Реализация выводов и рекомендаций работы.

Результаты работы были использованы научно-производственной фирмой ЗАО "Константа" при разработке электромагнитного толщиномера "Кб Гальванический" и серии вихретоковых преобразователей к нему. За период с 2011 по 2013 года реализовано и внедрено на производствах более 30 вихретоковых толщиномеров гальванических покрытий, в том числе неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основания. Помимо этого результаты работы могут быть применены при контроле толщины покрытий на гальванических участках и производствах в различных отраслях промышленности.

Личный вклад автора:

• обоснована возможность применения ВТП для измерения толщины покрытий, электропроводность которых меньше электропроводности основания;

• разработан алгоритм обработки сигналов ВТП, обеспечивающий измерение толщины покрытия на фоне изменения зазора между ВТП и ОК в широком диапазоне;

• предложена конструкция, технология изготовления и методика аттестации натурных мер толщины неферромагнитных элек-

тропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и получили положительную оценку на конференциях: "The 49th Annual Conférence of The British Institute of NonDestructive Testing", Cardiff, UK, 2010 г.; "XIX всероссийская конференция по неразрушающему контролю и технической диагностике", г. Самара, 2011 г.; "18th World Conférence on Nondestructive Testing", Durban, South Africa, 2012 r.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России, получен патент на метод измерения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 160 страницах. Содержит 62 рисунка, 24 таблицы и список литературы из 118 наименований.

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее актуальность, сформулирована идея диссертационной работы, на основании которой поставлены цель и основные задачи исследования, а также определены научная новизна и практическая ценность

результатов работы.

В главе 1 проведен анализ задач измерения толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях, предложена их классификация, проведен обзор и анализ существующих видов, методов и технических средств неразрушающего контроля толщины покрытий, дана характеристика объекта исследования, обоснованы цели и задачи исследований.

В главе 2 представлена общая характеристика вихретокового вида неразрушающего контроля, предложены расчетно-теоретические модели взаимодействия первичного вихретокового преобразователя с ОК, определены основные мешающие параметры, характерные для измерения толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях, и их влияние на сигнал преобразователя, дана обобщенная структурная схема вихретокового толщиномера покрытий.

В главе 3 рассмотрена структура первичных измерительных вихретоковых преобразователей, обоснована оптимальная конструкция вихретокового преобразователя для измерения толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях, предложены методы и средства обработки первичной информации, позволяющие исключить влияние мешающих параметров вихретокового контроля на результаты измерений, даны рекомендации по выбору оптимальной частоты тока возбуждения преобразователя.

В главе 4 рассмотрены основные принципы стандартизации в области средств измерения толщины покрытий, установлены недостатки существующей Государственной поверочной схемы для толщиномеров покрытий, проведены исследования натурных мер толщины металлических покрытий, предложена методика их изготовления и аттестации, представлен проект технического задания на разработку стандарта на натурные меры толщины покрытий для поверки и калибровки вихретоковых толщиномеров неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях.

В главе 5 представлены результаты экспериментальных исследований разработанных вихретоковых преобразователей на комплектах натурных мер толщины и промышленных контрольных образцах, приведены перспективы развития и области применения результатов работы.

В заключении представлены обобщенные выводы по результатам исследований в соответствии с целью и решенными задачами.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ Положение 1.

Разбалансировка обмоток чувствительного элемента первичного измерительного ВТП, обеспечивающая смещение точки наблюдения по мнимой оси комплексной плоскости годографа вектора вносимого напряжения на заданную величину, при оптимальной частоте тока возбуждения и значении обобщенного параметра вихретокового контроля ¡3 не более 30 при Тп=0, уменьшает дополнительную абсолютную погрешность измерения толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях с относительной электропроводностью ап/ст0>2 до ±0,5... 1 мкм в диапазоне толщин от 0 до 50 мкм при девиации относительного зазора h/RB от 0 до 0,3.

При контроле толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях методами вихретокового вида неразрушающего контроля на сигналы вихретокового преобразователя оказывают влияние как контролируемые, так и мешающие параметры. Очевидно, что для задач измерения толщины покрытий изделий, контролируемым параметром является толщина покрытия. Мешающие параметры, по природе их возникновения, можно условно разделить на электрофизические и геометрические. Наибольшее влияние на сигнал ВТП оказывает девиация относительного воздушного зазора h* между контактной поверхностью преобразователя и ОК и другие геометрические мешающие параметры, например шероховатость, изменение радиуса кривизны поверхности, которые могут быть сведены к эквивалентному относительному зазору h3*. Расчет взаимодействия ВТП с полем вихревых токов, наведенных в ОК, и сигналов ВТП осуществлялся методами численного моделирования. На рисунке 1 изображена модель первичного трехобмоточного накладного измерительного ВТП и картина распределения плотности вихревых токов в ОК, полученная в программе численного моделирования методами конечных элементов Maxwell. На рисунке 2.а представлен годограф зависимости комплексного относительного вносимого напряжения Î>B„ от контролируемого (Гп) и мешающего (h*) параметров, при относительной электропроводности покрытия а„/а0>2.

Анализируя данный годограф, становится очевидно, что изменение толщины покрытия Тп оказывает большее влияние на изменение фазы 0*в„, в то время как изменение относительного зазора /г* в основном влияет на амплитуду Ц*т. Поэтому, в качестве информативного параметра вихретокового преобразователя при измерениях толщины покрытий с относительной электропроводностью стп/ао>2 целесообразно использовать фазу Следует отметить, что линии влияния Л* (линии отвода) годографа Ц*ю являются практически прямыми в диапазоне от Л,* до/г2*.

На рисунке 3 представлены зависимости фазы Дф относительного вносимого напряжения Ц*т при изменении контролируемого (Гп) и мешающего (И*) параметров из точки наблюдения, расположенной на пересечении вещественной и мнимой осей годографа. Из представленных графиков видно, что изменение А* оказывает влияние линейного характера на сдвиг фазы Дф относительного вносимого напряжения Ц*т

Доя исключения этого влияния необходимо сместить точку наблюден™ за фазой вносимого напряжения по оси мнимых значений на величину Ц*раз (рисунок 2.6), определяемую по следующему алгоритму:

1. определяется крайняя точка к2* диапазона изменения относительного зазора. Точка И{* соответствует точке при И*=0 и Тп=0.

2. точки Л*! и /г*2 имеют координаты Яе,, Ьщ и Ке2,1ш2 соответственно.

3. величина рассчитывается по формуле:

^разККе^г-ЯегЬпО^КегКег). (1)

На рисунке 4 представлены зависимости фазы Дф относительного вносимого напряжения Ц*ш при изменении контролируемого (Гп) и мешающего (//*) параметров из точки наблюдения, смещенной на величину Ц*раз ПО МНИМОЙ ОСИ.

В процессе проведения экспериментальных исследований вихретокового преобразователя, смещение точки наблюдения по данному алгоритму позволило уменьшить дополнительную погрешность измерения толщины серебряных покрытий на изделиях из титана в следствии изменения относительного зазора к* в диапазоне от 0 до 0,3 до 8 раз по сравнению с аналогичным преобразователем без смещения. Максимальная абсолютная дополнительная погрешность измерения при этом не превысила ±0,5 мкм в диапазоне измеряемых толщин от 0 до 50 мкм.

Положение 2.

Смещение точки, соответствующей Тп=0 и И*=0, вверх по годографу вектора обеспечиваемое установкой дистанци-

онной прокладки необходимой толщины из материала с заданной электропроводностью между контактной поверхностью измерительного амплитудно-фазового ВТП и ОК, уменьшает дополнительную абсолютную погрешность измерения толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях с относительной электропроводностью а^ао<0,4 до ±1...1,5 мкм в диапазоне толщин от 0 до 50 мкм при девиации относительного зазора /г/Д, от 0 до 0,1.

Сложность измерения толщины неферромагнитных покрытий, электропроводность которых меньше электропроводности неферромагнитных оснований, с исключением влияния на результат измерения относительного зазора И* заключается в том, что изменение толщины покрытия ТП в некотором малом диапазоне не влияет на сигнал ВТП, или ее влияние совпадает с влиянием относительного зазора И*. Рассмотрим представленный на рисунке 5.а годограф зависимости комплексного относительного вносимого напряжения й*ш от контролируемого (Тп) и мешающего (/г*) параметров, при относительной электропроводности покрытия стп/сто<0,4.

На участке А-В, что соответствует диапазону толщин Тп от О до 20 мкм Д(р не изменяется, образуя тем самым зону нечувствительности, рисунок б.а. Использование амплитуды Ц*ш в качестве информативного параметра ВТП не представляется возможным, поскольку на нее существенное влияние оказывает И*. На участке В-С, который соответствует диапазону толщин ТП от 20 до 60 мкм чувствительность фазы Д(Аф)/ДГп не превышает 0,05°/мкм, а на участке С-О, что соответствует диапазону толщин Т„ от 60 до 130 мкм, Д(Дф)/ДГп составляет порядка 0,05...0,075°/мкм. В общем случае, это позволяет проводить измерения толщины покрытия Гп в диапазоне от 20 до 130 мкм фазовым методом с абсолютной погрешностью на уровне ±(1,5...3) мкм без уменьшения влияния Н* на дополнительную погрешность измерения.

Для обеспечения возможности измерения толщины покрытий в диапазоне от 0 до 50 мкм необходимо перенести точку А, соответ-

//77 //77

контролируемого (Гп) и мешающего (/г*) параметров: а) - исходный годограф вектора (/*„„; б) -

годограф вектора £/*„„ со смещением точки начала координат на величину 0*раз. 1 - линия влияния Гп; 2 - линия влияния /г* при Гп=0; 3 - линия влияния к* при Т„=оо; 4 - линия

обобщенного параметра [5.

Рисунок 3. Зависимость Дер вносимого напряжения й*т при изменении контролируемого (Т„) и мешающего (А*) параметров из точки наблюдения, расположенной на пересечении вещественной и мнимой осей годографа

для диапазонов допускаемого изменения к* от 0 до 0,1; от 0 до 0,3; от 0 до 0,5; от 0 до 1

ствующую Тп=О и И*=0, на участок С-0 годографа й*ш(Тп). Это может быть достигнуто введением «дистанционной прокладки» определенной толщины Тпр между контактной поверхностью преобразователя и ОК из износостойкого материала, близкого по электропроводности к измеряемому покрытию. Если электропроводность материала прокладки и покрытия отличаются более чем на 10%, то толщина прокладки Тф определяется выражением:

где Тпр - необходимая толщина прокладки при стпр=ап;

ОпР - электропроводность материала прокладки.

В общем случае величина Т„р подбирается для каждой задачи индивидуально исходя из анализов результатов моделирования либо экспериментально. Для рассматриваемой задачи измерения толщины оловянных покрытий изделий из меди оптимальная толщина прокладки Гпр=30-55 мкм. В этом случае, при изменении Тп от 0 до Тп шах Тпр годограф 0*ВН(Г„) будет находиться между точками С и Е. Линия отвода И* (при Гп=0) свяжет точку С с точкой И на годографе 0\и(Тпр) при Ь*=со (рисунок 5.6). На рисунке 6.6 представлены зависимости фазы Аф относительного вносимого напряжения £/*вн при изменении контролируемого (Тп) параметра при Гпр 15, 30 и 55 мкм.

Поскольку изменению Гп и И* соответствуют различные по фазе годографы {/*„„ на комплексной плоскости, то для уменьшения влияния относительного зазора И* на дополнительную погрешность измерения Тп градуировочная характеристика преобразователя должна представлять собой семейство зависимостей Аф(7'п, /г*) и АЩТП, к*), изображенных на рисунке 7.

Экспериментальные исследования показали, что при установленной дистанционной прокладки абсолютная дополнительная погрешность измерения толщины покрытия сплавом олово-висмут изделий из меди амплитудно - фазовым преобразователем в следствии изменения И* в диапазоне от 0 до 0,1 не превышала ±0,8 мкм.

(2)

0.1 0.2 0.3 ОЛ 0.5 0.6

Рисунок 7. Семейство годографов 0*ю{Тп,к*) с дистанционной прокладкой толщиной 7,пр=30 мкм при различных значениях к*. 1 - линии влияния Тп при различном И*; 2 - линии влияния И* при различной Гп; 3 -линия обобщенного параметра Р; 4 - линия влияния Т„р при И*=ю (отсутствие ОК

вблизи ВТП)

0.1 0.2 0.3 0.4

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

ит=зог=~)

/ /ТП0=55Г-Ч

Рисунок 5. Годограф зависимости комплексного относительного вносимого напряжения (У*„„ от контролируемого (Т„) и мешающего (к*) параметров: а) - исходный годограф вектора и*т; б) - годограф

вектора {/*„„ с установленными прокладками. 1 - линия влияния Тп; 2 - линия влияния И* при Гп=0; 3 - линия влияния И* при Тп=оо; 4 - линия обобщенного параметра Р; 5 - линия влияния к* при 7„=0 и 7^=55 мкм; 6 - линия влияния к* при Гп=0 и 7^=30 мкм; 7 - линия влияния к* при Тп~0 и Тпр=15 мкм; 8 - линия влияния Тпр при к*=со (отсутствие

ОК вблизи ВТП)

б)

Рисунок 6. Зависимость фазы Д<р относительного вносимого напряжения 0*в„ при изменении контролируемого (Т„) параметра: а) без установки дистанционной прокладки (участок А-В - зона нечувствительности); б) с установкой дистанционной прокладки разной толщины.

Положение 3.

Предлагаемая конструкция и технология изготовления оснований, приемы га отбора и подготовки совместно с технологиями получения покрытий и методикой аттестации их толщины обеспечивают возможность изготовления комплектов мер толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях с абсолютной погрешностью не превышающей ±0,3 мкм, что удовлетворяет условиям градуировки и поверки вихретоковых толщиномеров неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях с абсолютной погрешностью измерения не более ±1 мкм в диапазоне толщин покрытий от 0 до 50 мкм.

В соответствии с Государственной поверочной схемой для средств измерения толщины, утвержденную в качестве рекомендации по метрологии Р50.2.006-2001, основным средством поверки толщиномеров покрытий по ГОСТ 8.502 являются эталонные меры толщины покрытий. Существовавший ранее ГОСТ25177-82 «Меры толщины покрытий образцовые. Основные параметры и размеры. Общие технические требования» не действителен с 1988 года в связи с истечением срока действия. С развалом СССР выпуск мер толщины практически прекратился, а технологии их изготовления были утеряны. Отсутствие действующей нормативной документации и другие перечисленные обстоятельства ставят под угрозу обеспечение единства измерений толщины покрытий в России.

Мера толщины неферромагнитного электропроводящего покрытия представляет собой физическое тело, воспроизводящее размер толщины покрытия и состоит из покрытия и основания, связанных между собой адгезией либо другим способом соединения. Передавая вихретоковому толщиномеру размер контролируемого параметра (физической величины [мкм]) мера одновременно должна нести информацию о свойствах материала покрытия и основания. В связи с этим, мера так же предназначена для хранения, воспроизведения и передачи параметра удельной электропроводности материала основания и покрытия.

Анализ модели ступенчатой меры толщины покрытия, учитывающий реальные условия, возникающие при формировании и

измерении толщины покрытия, и проведенные экспериментальные исследования позволили выделить основные составляющие погрешности меры толщины покрытия. Так, условием уменьшения погрешности передаваемой мерой величины толщины покрытия будет минимизация отклонения от плоскостности рабочей поверхности основания, шероховатости поверхности основания и покрытия и неравномерности толщины покрытия. Данные условия позволили определить основные требования к конструкции основания меры, а также разработать оптимальный технологический процесс их изготовления. Фрагмент рабочего чертежа, по которому осуществляется изготовление оснований мер, изображен на рисунке 8.

0М5°

R19*

EJ 0,0005

1 —

—+1 Л -

15

0,0005 0,001

I * Размер для срадок. /Т12

2. Н12,■ М2±-2~.

3. Маркиробать после контроля электропроводности методом лазерной граЬироЬки.

Рисунок 8. Фрагмент рабочего чертежа на изготовление оснований мер толщины

покрытий. 16

Технологический процесс изготовления мер состоит из следующих основных технологических операций:

1. Изготовление заготовок оснований мер;

2. Прецизионная доводка поверхностей оснований мер;

3. Контроль геометрических параметров оснований (отклонение от плоскостности, контроль шероховатости);

4. Контроль и отбраковка оснований по электропроводности;

5. Нанесение сектора покрытия на основание меры;

6. Выравнивание толщины покрытия меры до соответствия требованию разнотолщиннности покрытия методом притирки;

7. Измерение толщины покрытия мер и передача в первичную поверку.

Изготовление заготовок оснований мер осуществляется из одного прутка материала методами механической обработки: точение, фрезерование. Заключительной операцией механообработки является финишное шлифование. Для обеспечения требуемых параметров по плоскостности и качеству подготовки поверхностей мер основания подвергают операции доводки. Доводка осуществляется на доводочных станках или вручную на доводочных плитах с использованием алмазного абразива различной зернистости.

Контроль отклонения от плоскостности осуществляется интерференционным методом, шероховатости - профилометрическим методом. Минимизация общей площади основания меры позволяет уменьшить вероятность возникновения недопустимых отклонений от плоскостности поверхностей мер в процессе шлифовки и доводки, тем самым снижает процент брака и трудоемкость процесса изготовления. Продольные пазы на основании меры четко ограничивают рабочую область, упрощают процедуру изоляции непокрывае-мых участков перед нанесением покрытия и исключают наростооб-разование на границах зоны покрытия. Обязательным этапом в процессе изготовления оснований введен контроль их удельной электропроводности сг0. Допустимое отклонение действительной электропроводности основания стод от установленного для каждой марки материала номинального справочного значения аон в общем случае различно для каждого типа покрытия. В виду этого, контроль аод, а также ее девиации по поверхности меры целесообразно осуществ-

лять вихретоковым преобразователем, настроенным на измерение толщины покрытий того же типа, что и покрытие которое предполагается наносить на исследуемые основания. Показания вихретоково-го преобразователя в любой точке не должны отличаться от 0 более чем на ±0,2 мкм. Контроль электропроводности оснований, использование стандартных электролитов (номер состава и карты по ГОСТ9.305-84) и нанесение покрытий в одной ванне при заданных нормальных условиях с последовательным извлечением мер через заданные временные интервалы позволяют исключить появление дополнительной погрешности, связанной с отклонением электропроводности покрытия и основания в процессе градуировки и поверки вихретоковых преобразователей.

Экспериментальные исследования показали, что предлагаемые технологии и методики, позволяют изготавливать комплекты мер толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях с абсолютной погрешностью аттестации толщины покрытия не более ±0,3 мкм в диапазоне от 0 до 50 мкм, что удовлетворяет условиям градуировки и поверки вихретоковых толщиномеров с абсолютной погрешностью измерения не более ±1 мкм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представляющей собой законченную научно-квалификационную работу, на основе анализа литературных источников и выполненных теоретических и экспериментальных исследований была решена актуальная научно-практическая задача -уменьшение погрешности средств измерения толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях, основанных на методах вихретокового вида неразрушающего контроля. На основании проведенных исследований получены следующие научные результаты работы:

1. Для неразрушающего измерения толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях в диапазоне от 0 до 50 мкм с абсолютной погрешностью измерения не более ±1 мкм рекомендован вихре-токовый вид контроля с применением сбалансированных трехобмо-точных накладных ВТП с ферритовым сердечником.

2. Разработан и реализован способ выделения информативного параметра сигнала ВТП, позволяющий уменьшить погрешность измерения толщины покрытия Тп при изменении зазора Л.

3. Разработана конструкция, технология изготовления и методика аттестации натурных мер толщины покрытий, обладающих заданными метрологическими характеристиками, которые удовлетворяют условиям поверки вихретоковых толщиномеров неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях с абсолютной погрешностью измерения не более ±1 мкм в диапазоне толщин покрытий от 0 до 50 мкм.

4. Определена оптимальная частота тока возбуждения преобразователя, зависящая от максимальной толщины и электропроводности измеряемого покрытия.

5. Показана возможность измерения толщины неферромагнитного электропроводящего покрытия на неферромагнитном электропроводящем основании с относительной электропроводностью стп/ао<0,4 и ап/а0>2 с отстройкой от влияния зазора 1г на результат измерения.

Наиболее значимые работы по теме диссертации:

1. Сясько В.А., Ивкин А.Е. Измерение толщины покрытий из оловянных сплавов на изделиях из цветных металлов с использованием вихретокового амплитудно - фазового метода // Контроль. Диагностика №5,2011.-С. 12-16.

2. Сясько В.А., Ивкин А.Е. Обеспечение достоверности результатов измерений толщины металлических покрытий магнитными и вихретоковыми методами в условиях машиностроительных производств // Метрология №2,2011. -С. 3-12.

3. Сясько В .А., Чертов Д.Н., Ивкин А.Е. Измерение толщины стенок изделий из углеродных композиционных материалов с использованием вихретокового фазового метода // Дефектоскопия №8, 2011 -С. 76-84.

4. Сясько В.А., Ивкин А.Е. Вихретоковая толщинометрия неферромагнитных металлических покрытий на изделиях из цветных металлов // Мир измерений №6,2010. -С. 18-23.

5. Сясько В.А., Ивкин А.Е. Методы и средства измерения толщины металлических покрытий // Мир гальваники №1,2011. -С. 54-57.

6. Сясько В.А., Ивкин А.Е. Измерение толщины покрытий из драгоценных металлов с использованием вихретокового вида контроля // В мире неразрушающего контроля №2,2012. -С. 22-25.

7. Сясько В.А., Ивкин А.Е. Метрологическое обеспечение вихретоковых толщиномеров гальванических покрытий // Мир гальваники №3, 2012. -С. 52-54.

РИЦ Горного университета. 25.02.2013.3.131 ТЛООэкз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный

Ивкин Антон Евгеньевич 04201355715

Вихретоковые методы измерения толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях

Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной

минерально-сырьевой университет «Горный»

На правах рукописи

среды, веществ, материалов и изделий

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: д.т.н., проф. Потапов Анатолий Иванович

Санкт-Петербург - 2013

Кг

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................5

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ НЕФЕРРОМАГНИТНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ПОКРЫТИЙ НА НЕФЕРРОМАГНИТНЫХ ОСНОВАНИЯХ.................................11

1.1 Классификация неферромагнитных электропроводящих материалов..........11

1.2 Покрытия, основные типы покрытий, классификация....................................16

1.3 Толщина покрытия, как основной параметр его качества. Обобщенная структура задач измерения толщины покрытий....................................................18

1.4 Методы и средства неразрушающего контроля толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях..................................................................................................................21

1.5 Анализ современного состояния вихретоковых толщиномеров покрытий.. 30

1.6 Постановка задачи...............................................................................................36

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРВИЧНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ВИХРЕТОКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ НЕФЕРРОМАГНИТНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ПОКРЫТРМ НА НЕФЕРРОМАГНИТНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ОСНОВАНИЯХ.............................................................................................................38

2.1. Общая характеристика вихретокового вида неразрушающего контроля.....38

2.2 Расчетно-теоретические модели взаимодействия электромагнитного поля измерительного вихретокового преобразователя с объектом контроля..............43

2.3 Сигналы первичного вихретокового преобразователя. Контролируемые и мешающие параметры вихретокового контроля....................................................53

2.4 Обобщенная структурная схема вихретокового толщиномера......................60

2.5 Выводы по главе 2...............................................................................................61

ГЛАВА 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И РАСЧЕТА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ВИХРЕТОКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И ОБРАБОТКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ........................................................................62

3.1 Структура первичных измерительных вихретоковых преобразователей.....62

3.2 Методы и средства обработки первичной информации. Подавление мешающих параметров.............................................................................................67

3.3 Оптимизация параметров первичных измерительных вихретоковых преобразователей.......................................................................................................82

3.4 Выводы по главе 3...............................................................................................88

ГЛАВА 4. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВИХРЕТОКОВЫХ ТОЛЩИНОМЕРОВ НЕФЕРРОМАГНИТНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ПОКРЫТИЙ НА НЕФЕРРОМАГНИТНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ОСНОВАНИЯХ.............................................................................................................90

4.1. Основные принципы стандартизации в области измерения толщины защитных покрытий и изделий................................................................................90

4.2. Поверочная схема толщиномеров неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях. Выбор характеристик и установление номенклатуры наборов мер толщины покрытий

......................................................................................................................................93

4.3. Исследование мер толщины металлических покрытий..................................99

4.4 Методика изготовления и аттестации натурных мер толщины покрытий.. 107

4.5 Выводы по главе 4.............................................................................................115

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СРЕДСТВ ВИХРЕТОКОВОЙ ТОЛЩИНОМЕТЕРИИ НЕФЕРРОМАГНИТНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ПОКРЫТИЙ НА НЕФЕРРОМАГНИТНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ОСНОВАНИЯХ...........................................................116

5.1 Экспериментальные исследования вихретокового толщиномера на натурных мерах толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях..........................................116

5.2 Испытания вихретокового толщиномера на образцах реальных изделий.. 126

5.3 Анализ эффективности результатов диссертационной работы....................129

5.4. Перспективы развития и области применения результатов диссертационной

работы.......................................................................................................................130

5.5 Выводы по главе 5.............................................................................................132

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...........................................................................................................134

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ...............................................................135

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................................................136

Приложение 1..............................................................................................................146

Приложение 2..............................................................................................................152

Приложение 3..............................................................................................................157

ВВЕДЕНИЕ

Современное промышленное производство характеризуется постоянным повышением требований к качеству выпускаемой продукции. Металлические покрытия изделий из цветных металлов широко распространены во всех отраслях промышленности. Покрытия наносят с целью защиты изделий от коррозии и от воздействия окружающей среды, для придания их поверхностям специальных свойств, улучшения внешнего вида и повышения декоративных свойств. Контроль толщины покрытия является весьма важной операцией в технологическом цикле изготовления изделия, поскольку соответствие реальной толщины покрытия требованиям конструкторской и нормативно-технической документации на изделие является наиболее важным с точки зрения обеспечения функционального назначения покрытия и изделия в целом.

Для неразрушающего измерения толщины электропроводящих неферромагнитных покрытий на электропроводящих неферромагнитных основаниях в настоящее время применяются методы радиационного вида неразрушающего контроля (НК). Достаточно большие размеры рентгено-флуоресцентных анализаторов, сложная методика калибровки, необходимость анализа картины спектров элементов, содержащихся в покрытии и основании, затрудняет их использование в качестве толщиномеров широкой номенклатуры покрытий в цеховых условиях гальванических производств. Повышенные требования безопасности, связанные с работой с источниками радиоактивного излучение и их хранением, а также необходимость использования упорного апертурного кольца преобразователя только под определенный радиус кривизны поверхности объекта измерения снижает эффективность использования толщиномеров, основанных на (3-отражения методе радиационного вида НК.

Наиболее универсальными методами НК толщины металлических покрытий на изделиях из неферромагнитных материалов являются методы вихретокового вида НК. Вихретоковые первичные и вторичные преобразователи могут быть выполнены в малогабаритных корпусах. В отличие от методов радиационного вида НК, применение методов вихретокового вида экологически безопасно. Процедура

калибровки вихретоковых преобразователей достаточно проста, а их эксплуатация не требует каких либо повышенных мер техники безопасности. Перечисленные обстоятельства позволяют эффективно использовать вихретоковые толщиномеры для проведения измерений толщины различных видов покрытий на изделиях сложного криволинейного профиля в цеховых условиях, в том числе непосредственно во время технологического процесса нанесения покрытия.

В настоящее время рядом ведущих производителей решены задачи измерения небольшого количества типов покрытий на основаниях их цветных металлов, с заявляемой погрешностью измерения ±((0,01...0,03)Г„+2...3) мкм, где Тп - измеряемая толщина покрытия. Однако, в области малых толщин покрытий при проведении измерений в цеховых и полевых условиях при реальных технологических разбросах физических и геометрических параметров изделий, заявляемые значения погрешности не обеспечиваются [71].

Уменьшение погрешности измерения вихретоковых толщиномеров возможно за счет оптимизации параметров первичных измерительных вихретоковых преобразователей (ВТП), усовершенствования методик и технических средств измерения и обработки получаемой с ВТП первичной информации.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ методов повышения чувствительности ВТП к контролируемым параметрам и отстройки от воздействия мешающих параметров вихрето-кового вида НК на результаты измерений;

- разработать модель первичного ВТП с ферритовым сердечником и заданной частотой тока возбуждения и схему, обеспечивающую измерение амплитуды и фазы вносимого напряжения;

- разработать способ выделения информативного параметра сигнала ВТП на фоне влияния мешающих параметров, позволяющий проводить измерения с погрешностью, не превышающей заданную;

- разработать методику оптимизации параметров первичного ВТП;

- разработать средства метрологического обеспечения измерений толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях и методику их аттестации;

- изготовить и провести испытания разработанных средств вихретоковой толщинометрии;

- провести внедрение результатов работы на промышленных предприятиях.

Научная новизна работы:

- установлены зависимости изменения плотности вихревых токов, наведенных в объекте контроля (ОК) круговым витком с током заданной частоты, от толщины покрытия, электропроводности покрытия и объекта контроля, а также от геометрических размеров объекта контроля;

- разработана модель взаимодействия первичного трехобмоточного накладного ВТП с ферритовым сердечником и заданной частотой тока возбуждения с ОК, представляющим собой неферромагнитное электропроводящее полупространство с неферромагнитным электропроводящим покрытием с заданными значениями толщины и относительной электропроводности;

- установлено, что отклонение от плоскостности поверхности основания меры и неравномерность нанесения покрытия на поверхность меры являются основными источниками погрешности меры толщины покрытия (МТП).

Обоснованность и достоверность научных положений подтверждается сходимостью результатов математического моделирования и аналитических расчетов с результатами экспериментальных исследований в лабораторных условиях на комплектах натурных МТП и контрольных образцах покрытий.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- разработана совокупность средств НК, предназначенная для измерения толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях с заданной погрешностью;

- разработаны, изготовлены и сертифицированы комплекты натурных мер толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях;

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 160 страницах. Содержит 62 рисунка, 24 таблицы и список литературы из 118 наименований.

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее актуальность, сформулирована идея диссертационной работы, на основании которой поставлены цель и основные задачи исследования, а также определены научная новизна и практическая ценность результатов работы.

В главе 1 проведен анализ задач измерения толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях, предложена их классификация, проведен обзор и анализ существующих видов, методов и технических средств НК толщины покрытий, дана характеристика объекта исследования, обоснованы цели и задачи исследований.

В главе 2 представлена общая характеристика вихретокового вида НК, предложены расчетно-теоретические модели взаимодействия первичного ВТП с ОК, определены основные мешающие параметры, характерные для контроля толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях, и их влияние на сигнал преобразователя, дана обобщенная структурная схема вихретокового толщиномера покрытий.

В главе 3 рассмотрена структура первичных ВТП, обоснована оптимальная конструкция преобразователя для измерения толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях, предложены методы и средства обработки первичной информации, позволяющие исключить влияние мешающих параметров вихретокового контроля на результаты измерений, даны рекомендации по выбору оптимальной частоты тока возбуждения преобразователя.

В главе 4 рассмотрены основные принципы стандартизации в области измерения толщины покрытий, установлены основные недостатки существующей поверочной схемы толщиномеров покрытий в диапазоне от 1 до 20 ООО мкм, проведены исследования натурных мер толщины металлических покрытий, предложена методика их изготовления и аттестации, представлен проект технического зада-

ния на разработку стандарта на натурные меры толщины покрытий для поверки и калибровки вихретоковых толщиномеров неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях.

В главе 5 представлены результаты экспериментальных исследований разработанных ВТП на комплектах натурных мер толщины и промышленных контрольных образцах, рассмотрены перспективы развития и области применения результатов работы.

В заключении представлены обобщенные выводы по результатам исследований в соответствии с целыо и решенными задачами.

По теме диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ, в том числе 3 в изданиях, входящих в список ВАК Минобрнауки России, получен патент на метод измерения.

Положения, выносимые на защиту:

1. Разбалансировка обмоток чувствительного элемента первичного ВТП, обеспечивающая смещение точки наблюдения по мнимой оси комплексной плоскости годографа вектора вносимого напряжения на заданную величину, при оптимальной частоте тока возбуждения и значении обобщенного параметра вихре-токового контроля р не более 30 при Г„=0, уменьшает дополнительную абсолютную погрешность измерения толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях с относительной электропроводностью а„/ст0>2 до ±(0,5... 1) мкм в диапазоне толщин от 0 до 50 мкм при девиации относительного зазора И/Яп от 0 до 0,3.

2. Смещение точки, соответствующей Гп=0 и И*=0, вверх по годографу вектора и*ш(Тп), обеспечиваемое установкой дистанционной прокладки необходимой толщины из материала с заданной электропроводностью между контактной поверхностью амплитудно-фазового ВТП и ОК, уменьшает дополнительную абсолютную погрешность измерения толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях с относительной электропроводностью стп/сто<0,4 до ±(1...1,5) мкм в диапазоне толщин от 0 до 50 мкм при девиации относительного зазора от 0 до ОД.

3. Предлагаемая конструкция и технология изготовления оснований, приемы их отбора и подготовки совместно с технологиями получения покрытий и методикой аттестации их толщины обеспечивают возможность изготовления комплектов мер толщины неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях с абсолютной погрешностью не превышающей ±0,3 мкм, что удовлетворяет условиям градуировки и поверки вихретоковых толщиномеров неферромагнитных электропроводящих покрытий на неферромагнитных электропроводящих основаниях с абсолютной погрешностью измерения не более ±1 мкм в диапазоне толщин покрытий от 0 до 50 мкм.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ НЕ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ПОКРЫТИЙ НА НЕФЕРРОМАГНИТНЫХ

ОСНОВАНИЯХ

1.1 Классификация неферромагнитных электропроводящих материалов

В настоящее время ни одна отрасль промышленности не обходиться без применения в своих производствах цветных металлов. Термин «цветной металл» в русском языке соответствует техническому названию всех металлов и их сплавов, не содержащих в своем составе железо. Наибольшее распространение цветные металлы и сплавы получили в приборостроении, авиакосмическом и машиностроительном комплексах.

Условно, все разнообразие цветных металлов можно классифицировать следующим образом:

- легкие металлы (алюминий, титан, магний);

- тяжелые цветные металлы (медь, с